Královská švédská akademie věd letos ocenila za výzkum na poli fyziky francouzského profesora Pierra Agostiniho působícího na Státní univerzitě v Ohiu, maďarského profesora Ference Krausze, který je ředitelem Institutu Maxe Plancka pro kvantovou optiku a profesorku Anne L’Huillierovou, která působí na univerzitě ve švédském Lundu. Ocenění získali za „demonstraci způsobů, jak vytvořit extrémně krátké světelné pulsy, které lze využít k měření rychlých procesů, při nichž se elektrony pohybují nebo předávají energii“.
BREAKING NEWS
The Royal Swedish Academy of Sciences has decided to award the 2023 #NobelPrize in Physics to Pierre Agostini, Ferenc Krausz and Anne L’Huillier “for experimental methods that generate attosecond pulses of light for the study of electron dynamics in matter.” https://t.co/6sPjl1FFzv
Všichni tři vědci přispěli k tomu, že lze pohyb na úrovni elementárních částic sledovat jakoby ve zpomaleném záběru. Pohyb elektronů lze přitom měřit v attosekundách, přičemž attosekunda je tak krátká, že jich je za jednu sekundu tolik, kolik sekund uplynulo od vzniku vesmíru.
Nobelovu cenu za fyziku za rok 2023 ocenila výzkum experimentálních metod, které mohou zkoumat attosekundové procesy v hmotě. Jak krátká je attosekunda, to ukazuje snímek z prezentace.
„Rychle se měnící události se při lidském vnímání prolínají, stejně jako film, který se skládá ze statických obrazů, je vnímán jako nepřetržitý pohyb. Experimenty laureátů přinesly tak krátké světelné pulzy, že se měří v attosekundách, a ukázaly tak, že tyto pulzy lze využít k získání obrazu procesů uvnitř atomů a molekul,“ přibližují přínos vědců odborníci z výboru, který ceny uděluje.
Jejich výzkum se datuje do minulého století, kdy v roce 1987 zjistila, že při průchodu infračerveného laserového světla vzácnými plyny vzniká mnoho různých světelných vln s daným počtem cyklů pro každý cyklus laserového světla.
Schéma celého experimentu, který vedl k udělení Nobelovy ceny za fyziku za rok 2023. Ocenění tři vědci postupně vyvinuli experimentální metody, které generují attosekundové pulzy světla pro studium dynamiky elektronů v hmotě.
„To je způsobeno tím, že laserem generované světlo interaguje s atomy v plynu; dodává některým elektronům dodatečnou energii, která je pak vyzařována jako světlo,“ vysvětlují akademici.
Na tento výzkum pak mohli navázat další fyzici. V roce 2001 se tak Pierru Agostinimu podařilo vyrobit a prozkoumat sérii po sobě jdoucích světelných pulzů, kdy každý pulz trval pouhých 250 attosekund. Ve stejné době pracoval Ferenc Krausz s jiným typem experimentu, který umožnil izolovat jediný světelný puls trvající 650 attosekund.
„Nyní můžeme otevřít dveře do světa elektronů. Attosekundová fyzika nám dává možnost porozumět mechanismům, které jsou řízeny elektrony. Dalším krokem bude jejich využití,“ říká ve zprávě Eva Olssonová, předsedkyně Nobelova výboru pro fyziku.
Podle odborníků se využití nabízí v mnoha různých oblastech. Například v elektronice je důležité pochopit a řídit chování elektronů v materiálu. Attosekundové pulzy lze také využít k identifikaci různých molekul, například v lékařské diagnostice.
Možné využití experimentů, za které tři vědci obdrželi Nobelovu cenu za fyziku za rok 2023: - Kontrola umístění elektronů v molekule - Ultrarychlé polovodičové přepínání z izolantu na vodič - molekulární „otisky prstů“ aplikované na biologické vzorky (krevní plazma)
Předchozí ocenění za kvantová provázanost nebo výzkum klimatu
V loňském roce ocenění dostali Francouz Alain Aspect, Američan John Clauser a Rakušan Anton Zeilinger za experimenty s provázanými fotony. Díky jevu označovanému jako kvantová provázanost ukázali, že to, co se stane s jednou částicí v provázaném páru, určuje, co se stane s druhou, i když jsou ve skutečnosti příliš daleko od sebe, než aby se mohly navzájem přímo ovlivnit.
Předloni se laureáty Nobelovy ceny za fyziku stali Američan japonského původu Syukuro Manabe, Němec Klaus Hasselmann a Ital Giorgio Parisi za práci na vytváření fyzikálních modelů zemského klimatu.
Podle společnosti Clarivate Analytics, která předpovídá laureáty Nobelovy ceny na základě významného dopadu citací na výzkum, měli šanci na zisk letošní ceny za fyziku mimo jiné britský experimentální fyzik Stuart Parkin za výzkum v oblasti spintroniky, která využívá vlastností elektronů k uchovávání, přenosu a zpracování informace. Dalším favoritem je italsko-americký vědec Federico Capasso, který přispěl k vynálezu a zlepšení kvantového kaskádového laseru.
Společnost Clarivate Analytics zmínila také jako nadějnou uchazečku Američanku Sharon Glotzerovou, která demonstrovala roli entropie při samoorganizaci hmoty.
Podle agentury AFP se před vyhlášením Nobelovy ceny za fyziku upínala pozornost kromě spintroniky na antarktické zařízení IceCube, kde se vědcům podařilo vůbec poprvé zaznamenat vysokoenergetická neutrina, která nepocházejí z naší sluneční soustavy.
Od roku 1901 bylo vyhlášeno 116 Nobelových cen za fyziku s tím, že v letech 1916, 1931, 1934, 1940, 1941 a 1942 nebyly tyto ceny udělovány. V těchto letech výbor udělující ceny žádné neshledal žádné z posuzovaných děl tak významným, aby ocenění získalo nebo se projevil vliv první a druhé světové války.
Celkem bylo oceněno 221 laureátů, přičemž fyzik John Bardeen získal cenu dvakrát. Laurátkami v tomto oboru se staly také čtyři ženy: v roce 1903 Marie Curie, rozená Sklodowská, v roce 1963 Maria Goeppert-Mayerová, v roce 2018 Donna Stricklandová a v roce 2020 Andrea Ghezová.
Nobelovský týden
V pondělí dostali Nobelovu cenu za fyziologii a lékařství maďarsko-americká biochemička Katalin Karikóová a americký imunolog Drew Weissman, kteří položili základy pro vývoj mRNA vakcín proti nemoci covid-19.
Nobelovu cenu za fyziologii a lékařství získal vývoj mRNA vakcíny |
V příštích dnech budou následovat jména držitelů cen za chemii, literaturu a za mír. V pondělí 9. října bude letošní předávání Nobelových cen zakončeno oceněním za ekonomické vědy.
Vedle medaile a diplomu na laureáty Nobelových cen čeká i finanční prémie, která činí 10 milionů švédských korun (22,6 milionu korun). Laureáti ocenění slavnostně převezmou 10. prosince, v den výročí úmrtí švédského vynálezce dynamitu Alfreda Nobela, na základě jehož závěti jsou ceny udělovány.
